• Structural Engineering and Mechanics
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• 제19권2호
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• pp.123-139
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• 2005

An automatic modal identification program is developed for continuous extraction of modal parameters of three cable-supported bridges in Hong Kong which are instrumented with a long-term monitoring system. The program employs the Complex Modal Indication Function (CMIF) algorithm for identifying modal properties from continuous ambient vibration measurements in an on-line manner. By using the LabVIEW graphical programming language, the software realizes the algorithm in Virtual Instrument (VI) style. The applicability and implementation issues of the developed software are demonstrated by using one-year measurement data acquired from 67 channels of accelerometers permanently installed on the cable-stayed Ting Kau Bridge. With the continuously identified results, variability in modal vectors due to varying environmental conditions and measurement errors is observed. Such an observation is very helpful for selection of appropriate measured modal vectors for structural health monitoring use.

• Earthquakes and Structures
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• 제3권3_4호
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• pp.271-295
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• 2012

This paper presents the solution scheme of using the continuous formulation of 1-D linear member for the dynamic analysis of structures consisting of axially loaded members. The context describes specific applications of such scheme to the verification of experimental data obtained from field test of bridges carried out by a microwave interferometer system and velocimeters. Attention is focused on analysis outlines that may be applicable to in-situ assessment for cable-stayed bridges. The derivation of the dynamic stiffness matrix of a prismatic member with distributed properties is briefly reviewed. A back calculation formula using frequencies of two arbitrary modes of vibration is next proposed to compute the tension force in cables. Derivation of the proposed formula is based on the formulation of an axially loaded flexural member. The applications of the formulation and the proposed formula are illustrated with a series of realistic examples.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.127-134
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• 2005

최근 컴퓨터 기술의 발달로 장대교량의 설계 및 시공이 증가하고 있다. 특히 케이블 요소를 갖는 사장교와 현수교는 장대교량을 대표한다 할 수 있을 것이다. 따라서 본 논문에서는 사장교로 시공중인 제2진도대교에 대하여 시공단계별로 전체케이블에 대한 장력을 측정하여 시공오차 등에 따른 장력보정값을 현장에서 즉시 제시하여 시공정밀도를 향상하고자 하였다. 이에 적용된 장력측정방법은 간접법인 가속도센서를 이용한 진동법을 적용하였다. 직접법에 비해 비교적 간편한 간접인 진동법을 통하여 보다 쉽게 장력을 추정할 수 있었으며, 시공의 정밀도를 향상시키기 위하여 전체 케이블을 4가지 시공단계별로 장력변화량을 모니터링하여 케이블 가설시 시공오차에 대한 장력보정값을 현장에서 제시하였다. 또한, 최종장력값을 설계값과 비교한 결과 간접법을 이용한 장력값과 유사한 것을 알 수 있었다. 그리고 온도 변화에 따른 케이블의 장력변화를 추후 유지관리 계측시 관리한계치 설정에 참고자료로 활용할 수 있도록 장력변화를 파악하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권2호
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• pp.241-254
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• 2022

The cables in a cable-stayed bridge are critical load-carrying parts. The potential damage to cables should be identified early to prevent disasters. In this study, an efficient deep learning model is proposed for the damage identification of cables using both a multi-layer perceptron (MLP) and a graph neural network (GNN). Datasets are first generated using the practical advanced analysis program (PAAP), which is a robust program for modeling and analyzing bridge structures with low computational costs. The model based on the MLP and GNN can capture complex nonlinear correlations between the vibration characteristics in the input data and the cable system damage in the output data. Multiple hidden layers with an activation function are used in the MLP to expand the original input vector of the limited measurement data to obtain a complete output data vector that preserves sufficient information for constructing the graph in the GNN. Using the gated recurrent unit and set2set model, the GNN maps the formed graph feature to the output cable damage through several updating times and provides the damage results to both the classification and regression outputs. The model is fine-tuned with the original input data using Adam optimization for the final objective function. A case study of an actual cable-stayed bridge was considered to evaluate the model performance. The results demonstrate that the proposed model provides high accuracy (over 90%) in classification and satisfactory correlation coefficients (over 0.98) in regression and is a robust approach to obtain effective identification results with a limited quantity of input data.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권2호통권54호
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• pp.129-136
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• 2009

이 연구에서는 사장교의 시공 중 장력보정을 위한 최적 변위계측 위치(OLD) 결정법을 제안한다. 변위 민감도를 구하여 Fisher Information Matrix(FIM)를 정식화하였고, 이를 이용한 유효독립분포벡터(EIDV)를 계산하여 최적 변위계측 위치의 우선순위를 결정하였다. 결정된 최적 변위계측 위치의 효율성과 신뢰성을 검증하기 위하여 사장교에 대한 수치예제를 수행하였다. 변위를 사용한 FIM을 정식화하여 이의 결과를 변위 민감도를 사용한 결과와 수치예제를 통해 비교하였다. 또한 변위 측정오차와 케이블 길이오차가 장력 보정에 미치는 영향을 Monte Carlo 기법을 사용하여 통계적으로 분석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.187-194
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• 2003

This paper presents an energy method for the analysis of the in-plane ultimate load capacity of cable-stayed bridges considering deck and pylon connection. The potential energy of the whole bridge, including bridge deck, stayed cables, and pylons, and the work done by external loads are considered in the development of the bridge energy equation. Both geometric and material nonlinearities are taken into account in the analysis. The method is simple to use and has a high convergence rate.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.17-29
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• 2003

본 연구에서는 수동, 능동, 반능동 및 복합 시스템과 같은 다양한 제어시스템의 효율성을 미국토목학회에서 제시한 지진하중을 받는 첫번째 벤치 마크 사장교을 이용해 조사하였다. 이 벤치마크 문제는 2003년 완공 예정으로 미국 Mississippi주에 건설중인 Bill Emerson Memorial교를 대상 구조물로 고려하였다. Bill Emerson Memorial 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고 Wississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계 단계에서부터 내진설계가 고려되었다. 사장교의 상세한 설계도면에 기초해 교량의 복잡한 거동을 나타낼 수 있는 3차원 선형모델과 각 제어시스템의 성능을 평가하기 위한 18개의 평가기준이 개발되었다. 본 연구에서는 네 종류의 수동제어 시스템, 한 종류의 능동제어 시스템, 두 종류의 반능동제어 시스템 밑 세 종류의 복합제어 시스템이 고려되었다. 수치해석 결과 모든 제어시스템은 지진하중을 받는 벤치마크 사장교의 응답을 감소시켰다. 그러나, 수동제어 시스템의 경우에는 뛰어난 제어성능을 얻기 위해서 다른 제어시스템에 비해 커다란 제어력을 필요로했다. 강인성에 관한 수지해석 결과에 따르면, 수동, 반능동 및 복합제어 시스템이 구조물 강성의 불확실성에 대해 강인함을 보였다. 따라서, 반능동 및 복합제어 시스템이 토목구조물과 같은 대형구조물의 실제 적용에 보다 적절하다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.51-63
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• 2002

본 논문에서는 지진하중을 받는 사장교의 진동제어 기법 개발을 위해 제공된 벤치마크 사장교에 복합제어 기법을 적용하였다. 이 벤치마크 문제는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri 주에 건설중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고 Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계 단계에서부터 내진 문제를 중요하게 고려하였다. 벤치마크 문제에는 사장교의 상세한 설계도면에 기초해 교량의 복잡한 거동을 나타낼 수 있는 3자원 선형모델과 각 제어기법의 성능을 평가하기 위한 18개의 평가기준이 제시되어 있다. 본 연구에서 적용한 복합제어 기법은 지진하중으로 인해 구조물에 발생되는 하중을 줄이기 위한 수동제어 기법과 상판변위와 같은 구조물의 응답을 추가적으로 제어하기 위한 능동제어 기법이 결합된 제어 방법이다. 수동제어 장지로는 납고무받침을 사용하였고 Bouc-Wen 모델을 사용하여 비선형 거동을 고려 할 수 있도륵 모델링 하였다. 능동제어 장치로는 이상적인 hydraulic actuators 가 사용되었으며 제어 알고리듬은 $H_2$/LQG 를 적용하였다. 수치해석 결과 제안방법의 성능은 수동제어 방법에 비해 매우 효과적이며, 능동제어 방법에 비해서는 약간 좋은 제어성능을 나타내었다. 복합제어 방법은 수동제어 부분 때문에 능동제어 방법에 비해 보다 신뢰할 수 있는 제어 방법이다. 따라서 제안된 제어방법은 지진하중을 받는 사장교의 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권2호
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• pp.425-445
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• 2015

Parametric identification of structures is one of the important aspects of structural health monitoring. Most of the techniques available in the literature have been proved to be effective for structures with small degree of freedoms. However, the problem becomes challenging when the structure system is large, such as bridge structures. Therefore, it is highly desirable to develop parametric identification methods that are applicable to complex structures. In this paper, the LSE based techniques will be combined with the substructure approach for identifying the parameters of a cable-stayed bridge with large degree of freedoms. Numerical analysis has been carried out for substructures extracted from the 2-dimentional (2D) finite element model of a cable-stayed bridge. Only vertical white noise excitations are applied to the structure, and two different cases are considered where the structural damping is not included or included. Simulation results demonstrate that the proposed approach is capable of identifying the structural parameters with high accuracy without measurement noises.

• 한국안전학회지
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• 제25권3호
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• pp.91-99
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• 2010

In this study, the advanced numerical algorithm is developed which can performed the static and dynamic stochastic finite element analysis by considering the effect of uncertainties included in the member stiffness of steel cable-stayed bridges and seismic load. After conducting the linear and nonlinear initial shape analysis, the advanced numerical algorithm is the assessment tool which can performed structural the response analysis considering the static linearity and non-linearity of before or after induced intial tensile force, and examined the reliability assessment more efficiently. The verification of the developed numerical algorithm is evaluated by analyzing the regression analysis and coefficient of correlation using the direct monte carlo simulation. Also, the dynamic response characteristic and coefficient of variation of the steel cable-stayed bridge is calculated by considering the uncertainty of random variables using the developed numerical algorithm. In addition, the quantitative structural safety of the steel cable-stayed bridges is evaluated by conducting the reliability assessment based upon the dynamic stochastic finite element analysis result.